C51單片機的中斷

第5章單片機的定時與中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)：包含中斷源、中斷方式、中斷控制寄存器、中斷響應和中斷請求的撤除。本章主要內(nèi)容定時/計數(shù)器：包含定時/計數(shù)器的定時和計數(shù)功能、定時/計數(shù)器的控制寄存器、工作方式及其應用。單片機在某一時刻只能處理一個任務，當多個任務同時要求單片機處理時，這一要求應該怎么實現(xiàn)呢？通過中斷可以實現(xiàn)多個任務的資源共享。

MCS-51的中斷系統(tǒng)看書電話鈴響接電話繼續(xù)看書中斷響應中斷返回中斷請求中斷的基本概念主程序斷點執(zhí)行中斷服務（或處理）子程序繼續(xù)執(zhí)行程序中斷響應中斷返回中斷請求中斷的基本概念所謂的中斷就是，當CPU正在處理某項事務的時候，如果外界或者內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停正在處理工作而去處理這個緊急事件，待處理完后，再回到原來中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序，這個過程稱作中斷。中斷的定義實現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機構）。產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷源。中斷過程中又有中斷發(fā)生稱為中斷嵌套。中斷執(zhí)行的程序稱為中斷服務子程序。中斷功能強弱是計算機性能優(yōu)劣的重要標志提高CPU效率解決速度矛盾實現(xiàn)并行工作實時處理應付突發(fā)事件……中斷源是指在計算機系統(tǒng)中向CPU發(fā)出中斷請求的來源。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷源8051單片機有5個中斷源：外部中斷源：外部中斷0（INT0）外部中斷1（INT1）內(nèi)部中斷源：定時/計數(shù)中斷0（T0）定時/計數(shù)中斷1（T1）串行中斷

1.外部中斷源

外部中斷0（INT0）：來自引腳P3.2

外部中斷1（INT1）：來自引腳P3.3外部中斷請求兩種方式：電平觸發(fā)方式（低電平有效）下降沿觸發(fā)方式（脈沖的下降沿有效，至少要維持一個機器周期）

2.內(nèi)部中斷源定時/計數(shù)中斷0（T0）：定時/計數(shù)發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。定時/計數(shù)中斷1（T1）：定時/計數(shù)發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。

串行中斷：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設置。單片機完成接受或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生中斷請求。說明：外部中斷源中斷請求需設置，而內(nèi)部中斷源中斷請求不需設置，

自動產(chǎn)生。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷標志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標志位每一個中斷源都有相應的中斷標志位；某一個中斷源申請中斷，相應中斷標志位置1。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷允許CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標志位

EA——總中斷允許位，EA=1開放所有中斷，EA=0，禁止所有中斷；某一個中斷源還有相應的中斷允許位，1允許相應中斷源的中斷，0禁止相應中斷源的中斷。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷優(yōu)先級CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中斷源中斷標志位

單片機中有兩個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級中斷和低優(yōu)先級中斷，前者優(yōu)先權高于后者（在程序中設置，相應位=1，為高優(yōu)先級）；同一優(yōu)先級別的中斷源按照自然優(yōu)先級順序確定優(yōu)先級別（硬件形成，無法改變）。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級高低優(yōu)先控制PSPT0PX0PX1PT1IE0TCONSCONINT0IT0=0IT0=1INT1IT1=0IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級矢量地址高級中斷請求自然優(yōu)先級矢量地址低級中斷請求PX0PT0PX1PT1PSIEIPMCS-51的中斷系統(tǒng)結構圖中斷標志位中斷源允許總允許中斷優(yōu)先級表5.18051中斷源定時器控制寄存器（TCON）串行口控制寄存器（SCON）中斷允許控制寄存器（IE）中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）中斷控制寄存器（4個）：TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0TCONT1溢出中斷標志(TCON.7):T1啟動計數(shù)后，計滿溢出由硬件置位TF1=1，向CPU請求中斷，此標志一直保持到CPU響應中斷后，才由硬件自動清0。也可用軟件查詢該標志，并由軟件清0。765432101.定時器控制寄存器（TCON）計數(shù)溢出標志位的使用有兩種情況：采用中斷方式時，作中斷請求標志位來使用；采用查詢方式時，作查詢狀態(tài)位來使用。TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0TCON88H外部中斷INT1中斷標志位(TCON.3):IE1＝1，外部中斷1向CPU申請中斷外部中斷INT1觸發(fā)方式控制位(TCON.2)：

IT1=0，電平觸發(fā)方式

IT1=1,下降沿觸發(fā)方式76543210IE0和IE1——外中斷請求標志位

當CPU采樣到INT0（或INT1）端出現(xiàn)有效中斷請求時，IE0（或IE1）位由硬件置“1”。當中斷響應完成轉向中斷服務程序時，由硬件把IE0（或IE1）清零。

返回

TI(SCON.1)——串行發(fā)送中斷標志。

RI(SCON.0)——串行接收中斷標志。

TIRISCON98H76543210注意：該寄存器可以位尋址。2.SCON寄存器

TI——串行口發(fā)送中斷請求標志位當發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”。

RI——串行口接收中斷請求標志位當接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”。

串行中斷請求由TI和RI的邏輯或得到。其中與中斷有關的控制位共2位：

IEA8H

EA

ESET1EX1ET0EX0例：允許定時器T0中斷：SETBEASETBET0或MOVIE，#82H76543210（3）中斷允許寄存器IE（4）中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）MCS-51有兩個優(yōu)先級,1為高,0為低字節(jié)地址:B8H位地址：0BFH～0B8H

51單片機有兩個中斷優(yōu)先級——高級和低級專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，用戶可用軟件設定相應位為1，對應的中斷源被設置為高優(yōu)先級，相應位為0，對應的中斷源被設置為低優(yōu)先級系統(tǒng)復位時，均為低優(yōu)先級

PSPT1PX1PT0PX0

IPB8H

76543210對同時發(fā)生多個中斷申請時：?不同優(yōu)先級的中斷同時申請(很難遇到)——先高后低?相同優(yōu)先級的中斷同時申請(很難遇到)——按序執(zhí)行?正處理低優(yōu)先級中斷又接到高級別中斷——高打斷低?正處理高優(yōu)先級中斷又接到低級別中斷——高不理低中斷優(yōu)先級處理原則自然優(yōu)先級:INT0高T0INT1T1RI/TI低CPU正在執(zhí)行低中斷源高中斷源RETIRETI中斷控制寄存器匯總例如,某軟件中對寄存器IE、IP設置如下:MOVIE,#00HMOVIE,＃8FH(10001111B)MOVIP,＃06H(00000110B)SETBEA;SETBEX0;SETBET0;SETBEX1;SETBET1;CLRES中斷設計舉例則此時該系統(tǒng)中:CPU中斷允許;允許外部中斷0、外部中斷1、定時器/計數(shù)器0、定時器/計數(shù)器1提出的中斷申請;允許中斷源的中斷優(yōu)先次序為:

定時器/計數(shù)器0>外部中斷1>外部中斷0>定時器/計數(shù)器1。在中斷服務程序編程時,首先要對中斷系統(tǒng)進行初始化,也就是對幾個特殊功能寄存器的有關控制位進行賦值。初始化的內(nèi)容包括：(1)開總中斷和相應中斷源的中斷(2)設置所用中斷源的優(yōu)先級;(3)若是外部中斷,則應規(guī)定是低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)。中斷初始化例1：若規(guī)定外部中斷1為電平觸發(fā)方式,高優(yōu)先級,試寫出有關的初始化程序。SETBEA;開中斷SETBEX1;允許外中斷1中斷SETBPX1;外中斷1定為高優(yōu)先級CLRIT1;電平觸發(fā)例2：使用外部中斷0（INT0）和外部中斷1（INT1），INT1為高優(yōu)先級，電平觸發(fā)方式，INT0為低優(yōu)先級，下降沿觸發(fā)方式。

則初始化程序如下：MOVIP,#04HMOVTCON,#01HMOV IE,#85HMOVIP,#04HMOVTCON,#01HSETBEA SETBEX0SETBEX1或使用位操作指令如下：中斷處理過程中斷處理過程分為三個階段：中斷響應、中斷處理和中斷返回。

中斷響應中斷處理(又稱中斷服務)

中斷返回中斷請求的撤除

中斷響應中斷返回中斷響應條件:?有中斷源發(fā)出中斷請求。?中斷總允許位EA=1。?申請中斷的中斷源允許。滿足以上基本條件，CPU一般會響應中斷。a．CPU正在響應同級或高優(yōu)先級的中斷。b．當前指令未執(zhí)行完。c．正在執(zhí)行RETI中斷返回指令或訪問專用寄存器IE和IP的指令。但若有下列任何一種情況存在，則中斷響應會受到阻斷。一、中斷響應過程CPU在每個機器周期的S5P2期間采樣中斷請求信號。1.采樣：如果有中斷請求，將中斷請求信號鎖定到相應的請求標志位（TCON中）。2.鎖定：TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0在S6P2狀態(tài)按一定的順序（INT0、T0、INT1、T1、RI/TI）查詢請求標志，并將有效的中斷請求按優(yōu)先級次序排好。3.查詢：如果查詢到某標志位為“1”（在TCON中），硬件自動產(chǎn)生一條LCALL指令，轉到相應的中斷入口地址（也稱中斷向量或中斷矢量）。4.產(chǎn)生LCALL指令：程序存儲器ROM0000H：復位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時器1溢出中斷入口002AH使用時，通常在這些入口地址處存放一條跳轉指令，使程序跳轉到用戶安排的中斷服務子程序起始地址上去！中斷源入口地址INT00003HT0000BHINT10013HT1001BHRI/TI0023H特別注意：這些工作是硬件自動完成的！

如：ORG 0003H LJMP INTT0 INTT0: 中斷服務子程序RETI5.中斷入口地址安排跳轉指令：二、中斷處理中斷服務程序從中斷子程序入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個過程稱為中斷處理(或中斷服務)。中斷服務子程序一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護和恢復現(xiàn)場，二是處理中斷源的請求。中斷響應入口地址RETI中斷處理INTT0:PUSHACC PUSHDPHPUSHDPLPUSHPSW 中斷源服務POPPSWPOPDPLPOPDPHPOPACCRETI保護現(xiàn)場恢復現(xiàn)場三、中斷返回中斷返回是指中斷服務完后，計算機返回到原來暫停的位置(即斷點)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷返回由專門的中斷返回指令RETI來實現(xiàn)。中斷響應中斷返回

RETI指令功能：把斷點地址取出，送回到程序計數(shù)器PC中去。另外，它還通知中斷系統(tǒng)已完成中斷處理，將清除優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。特別注意：不能用RET指令代替RETI指令！中斷響應中斷返回程序存儲器ROM0000H：復位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時器1溢出中斷入口002AH包含T0中斷服務子程序的程序結構：

ORG0000H AJMPMAIN

ORG000BH AJMPINTT0

ORG0100HMAIN:...INTT0:...RETIENDAJMPMAINAJMPINTT0中斷請求的撤銷外中斷包括：邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式一、外部中斷的撤銷1.邊沿觸發(fā)方式（自動撤銷）中斷響應完由硬件自動將中斷標志位（IE0或IE1）清0。電平觸發(fā)外部中斷撤除方法較復雜。因為在電平觸發(fā)方式中，CPU響應中斷時不會自動清除IE1或IE0標志，所以在響應中斷后應立即撤除INT0或INT1引腳上的低電平。在硬件上，CPU對INT0和INT1引腳的信號不能控制，所以這個問題要通過硬件，再配合軟件來解決。2.電平觸發(fā)方式圖撤除外部中斷請求的電路當CPU響應中斷后，可在中斷服務程序中采用兩條指令：CLRP1.0SETBP1.0（或ANLP1，#0FEH ORL P1，#01H）來撤除外部中斷請求。即：定時中斷標志位（TF0或TF1）清0（中斷響應完由硬件自動清0。）二、定時中斷的撤銷（自動撤銷）即：串行中斷標志位（TI或RI）清0。三、串行中斷的撤銷中斷響應后，還需測試這兩個標志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。串行中斷請求的撤銷使用軟件方法，在中斷服務子程序中進行。在中斷服務程序編程時,首先要對中斷系統(tǒng)進行初始化,也就是對幾個特殊功能寄存器的有關控制位進行賦值。具體來說,就是要完成下列工作：(1)開中斷和允許中斷源中斷(2)確定各中斷源的優(yōu)先級;(3)若是外部中斷,則應規(guī)定是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。中斷程序舉例例1：若規(guī)定外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式,在中斷服務程序中將寄存器B的內(nèi)容左環(huán)移一位。試編寫主程序與中斷服務程序。ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPINTT1;中斷服務程序轉至INTT1處MAIN:SETBEA;開中斷SETBEX1;允許外中斷1中斷SETBIT1;邊沿觸發(fā)MOVB,＃0FEH;設B的初值SJMP$;暫停等待中斷INTT1:MOVA,B;A←BRLA;左環(huán)移一位MOVB,A;回送

(MOVP1，A);輸出到P1口RETI;中斷返回此例的實際意義：在INT1引腳接一個脈沖按鈕，每按一下按鈕就申請一次中斷，中斷服務則是：依次點亮八盞燈中的一盞。P1.0P1.7INT1300 ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1例2:當外中斷0響應時，由P1.2口輸出點亮燈,當外中斷1響應時，由P1.2口輸出熄滅燈。 ORG 0030HMAIN:SETB EA SETB EX0SETBEX1 SETB IT0 SETBIT1SJMP $INTT0: CLRP1.2RETIINTT1: SETBP1.2RETI END ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1例3:無中斷時，燈全亮，當外中斷0響應時，低四位燈亮,當外中斷1響應時，高四位燈亮。 ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H MOV P1,#00H SETB EA SETB EX0SETBEX1 SETB IT0 SETBIT1SJMP $INTT0: PUSH P1 MOV P1,#0F0H POP P1RETIINTT1:PUSHP1MOV P1,#0FH POPP1 RETI END1.無中斷時，燈循環(huán)亮，當外中斷0響應時，低四位燈亮,當外中斷1響應時，高四位燈亮。思考: ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1 ORG 0100HMAIN:MOV P1,#FEH MOV R7,#07H MOV SP,#60HLOOP:MOVA,P1RLAMOVP1,A DJNZR7,LOOP

SETB IT0 SETB EA SETB EX0SETBEX1 SJMP $ ORG 1000HINTT0: PUSH P1 MOV P1,#0F0H ACALLDELAYPOP P1RETI INTT1:PUSHP1MOV P1,#0FH ACALLDELAY POPP1 RETI END注明:DELAY為延時程序。2.無中斷時，奇偶燈每隔1S交替閃爍亮，當外中斷0響應時，低四位燈亮,當外中